ИСТИНА

Cовременным мировым трендом в развитии твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ) является снижение их рабочей температуры до 550-750оС (среднетемпературные ТОТЭ). Однако низкая эффективность стандартных материалов компонентов ТОТЭ в этих условиях требует разработки новых материалов. Это, в первую очередь, касается катодного материала. Требования к катодному материалу ТОТЭ включают значимую электронную и кислород-ионную проводимость, высокую каталитическую активность в реакции восстановления кислорода, коэффициент термического расширения (КТР), близкий к КТР электролита, а также химическую инертность по отношению к смежным материалам компонентов ТОТЭ. В докладе на примере кобальт- и медь-содержащих перовскитоподобных оксидов рассмотрено влияние кристаллической структуры и химического состава на эти важные для катодного материала ТОТЭ свойства. Сложные оксиды кобальта с перовскитоподобной структурой удовлетворяют большинству приведенных выше требований, однако имеют высокий КТР, благодаря термически активированным переходам между низко- и высокоспиновым состояниями Co3+. Путями снижения КТР перовскитоподобных кобальтитов является поиск соединений, содержащих Co3+ в высокоспиновом основном состоянии, а также частичное замещение кобальта на катионы других переходных металлов. Последний путь создания новых кобальт-содержащих катодных материалов рассмотрен в докладе на примере перовскитоподобного кобальтита Sr3YCo4O10.5 (314-фаза). Слоистые купраты R2CuO4, R – редкоземельный катион, содержащие в своей структуре перовскитные блоки, а также блоки со структурой NaCl (R=La, т.н. Т-фаза) и CaF2 (R=Nd, Pr, Sm, т.н. T’-фаза) представляют интерес в качестве катодных материалов среднетемпературных ТОТЭ благодаря низким КТР (~12 ppm K-1) и значимой электропроводности (>100 S/cm в случае Pr2CuO4). В докладе обсуждается корреляция между присутствием определенных структурных блоков в слоистых купратах и их кислород-ионной проводимостью. Работа выполнена в рамках Госконтракта Министерства науки и образования РФ №14.740.12.1358